一种水泥窑燃烧器及其使用方法与流程

本发明涉及一种水泥窑燃烧器，尤其是一种可使用劣质煤的水泥窑燃烧器。

背景技术：

1、水泥生产属于高能耗、高污染行业，大力发展以低品位劣质煤为主燃料燃烧技术是解决目前严峻能源形势的有效手段之一。然而，燃用低品位劣质燃料存在着火困难，燃烧不稳定，燃烧效率低等问题。

2、煤的可燃成分主要是挥发分和固定碳，挥发分低的劣质煤或无烟煤，着火温度比通常的烟煤高得多。水泥回转窑煅烧熟料采用低挥发分烟煤、无烟煤及高灰分的劣质烟煤时，除控制煤粉细度外，最关键的就是要有合适的煤粉燃烧器来强化煤粉的着火燃烧。目前水泥窑燃烧器一般采用多通道燃烧器，通过低一次风率充分利用高温二次风热量，达到节能减碳的目的，但对于燃用劣质煤实现稳定燃烧还存在一定难度，其主要问题在于达不到使劣质煤稳定燃烧的温度，且燃烧不完全，燃烧效率低。

3、氢是一种无碳清洁燃料，其能量密度高，易于燃烧，是一种清洁的替代燃料。而水泥窑掺氢燃烧可以提高火焰温度，氢气燃烧释放的高热量使劣质煤更容易着火，将氢作为传统碳氢燃料的添加剂还能有效延长燃料的贫易燃极限，改善燃料放热，获得有利的温度分布，使燃烧更加稳定，提高燃烧效率，有助于燃料的高效利用，节能与环保效果显著。但目前尚无此等先例，如何掺氢，燃烧器结构如何设计，如何保证水泥烧成工艺质量，以上问题均须通过设计和试验加以解决。

技术实现思路

1、为解决传统水泥窑燃烧器燃用劣质煤燃烧不稳的问题，本发明提供了一种水泥窑燃烧器及其使用方法，能够通过调节掺氢量及燃烧配风，实现灵活调节劣质煤燃烧情况，降低对煤质的要求，拓宽水泥窑用煤范围。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种水泥窑燃烧器，为五通道燃烧器，由内到外依次按中心风通道、煤粉风通道、氢气通道、旋流风通道、轴流风通道同轴布置，中心风通道、内布置有点火油枪通道，氢气通道、的喷口外侧有一段缩口，缩口角度为10～15°，氢气喷口设有氢气出口旋流装置，其旋向与外部旋流风旋向一致，旋流风通道的旋流角度在25～55°范围内，轴流风道分成两部分，一部分为轴流风通道后段，一部分为轴流风道前端的喷嘴圆环板及稳焰罩，中心风通道、煤粉风通道、氢气通道、旋流风道可一体地相对于所述稳焰罩前后伸缩。

3、所述煤粉风通道的喷口外侧设有一段扩锥，扩锥角度在8～10°范围内选取，可使煤粉风径向扩散，加强煤粉与中心风、氢燃烧产生的高温烟气、外侧空气的混合，高效预热并组织配风。

4、所述轴流风喷嘴圆环板与稳焰罩为一个整体，并通过连接螺栓固定在轴流风通道的外壁上。伸入窑头罩内部的燃烧器外壳、稳焰罩7的内外侧均布置一层耐火耐磨浇注料，以抗住高速气流及物料颗粒的磨损，以上设计方便在磨损后对轴流风喷嘴圆环板与稳焰罩进行拆卸和更换。

5、所述中心风通道的喷口处为圆形孔板，孔板上设置有3~5圈圆孔，每圈孔数为8~40个，用于提供点火枪配风以及冷却燃烧器喷头，防止火焰回流导致喷头烧损。

6、所述旋流风通道与轴流风通道在上游共用一个通道，于各自喷口处分流，通道上游由一个流量调节装置控制，除旋流风外其余各路风具有单独的流量调节装置，使得燃烧器结构紧凑，并可根据燃料特性，调节氢气量和各路风的风量配比，达到灵活调节火焰的目的。在不同工况下，高效组织配风可实现高效燃烧，扩宽用煤范围，有效实现节能减排。

7、本发明的有益效果是：在保证水泥工艺和产品质量的前提下，降低能耗，减少碳排放，拓宽煤质范围，有利于发展节能、环保的绿色水泥工业，节能与环保效果显著。

技术特征：

1.一种水泥窑燃烧器，为五通道燃烧器，其特征是：由内到外依次按中心风通道（1）、煤粉风通道（2）、氢气通道（3）、旋流风通道（4）、轴流风通道（5）同轴布置，中心风通道（1）内布置有点火油枪通道，氢气通道（3）的喷口外侧有一段缩口，缩口角度在10°～15°之间，氢气喷口设有氢气出口旋流装置（8），其旋向与外部旋流风旋向一致，旋流风通道（4）的旋流角度在25°～55°之间，轴流风道（5）分成两部分，一部分为轴流风通道后段，一部分为轴流风道前端的喷嘴圆环板（6）及稳焰罩（7），中心风通道（1）、煤粉风通道（2）、氢气通道（3）、旋流风道（4）可一体地相对于所述稳焰罩（7）前后伸缩。

2.如权利要求1所述的一种水泥窑燃烧器，其特征是：煤粉风通道（2）的喷口的外侧有一段扩锥，扩锥角度在8°～10°之间。

3.如权利要求1所述的一种水泥窑燃烧器，其特征是：所述轴流风喷嘴圆环板（6）与稳焰罩（7）为一个整体，并通过连接螺栓（9）固定在轴流风通道（5）的外壁上。

4.如权利要求1所述的一种水泥窑燃烧器，其特征是：所述中心风通道（1）的喷口处为圆形孔板，孔板上设置有3～5圈圆孔，每圈孔数为8～40个。

5.如权利要求1所述的一种水泥窑燃烧器，其特征是：所述旋流风通道（4）与轴流风通道（5）在上游共用一个通道，于各自喷口处分流，通道上游由一个流量调节装置控制，除旋流风外其余各路风具有单独的流量调节装置。

6.如权利要求1～5中任意一项权利要求所述的水泥窑燃烧器的使用方法，其特征是：氢气喷口速度40～80m/s，煤粉风速20～30 m/s，氢气压力在60～100kpa，旋流风速150～200m/s，轴流风速200～350m/s。

7.根据权利要求6所述的水泥窑燃烧器的使用方法，其特征是：煤粉与h2按热量比为8～9︰2～1的比例混烧。

技术总结本发明涉及水泥窑燃烧器，公开了一种水泥窑燃烧器，为五通道燃烧器，由内到外依次按中心风通道、煤粉风通道、氢气通道、旋流风通道、轴流风通道同轴布置，中心风通道、内布置有点火油枪通道，氢气通道、的喷口外侧有一段缩口，缩口角度为10～15°，氢气喷口设有氢气出口旋流装置，其旋向与外部旋流风旋向一致，旋流风通道的旋流角度在25～55°范围内，轴流风道分成两部分，一部分为轴流风通道后段，一部分为轴流风道前端的喷嘴圆环板及稳焰罩，中心风通道、煤粉风通道、氢气通道、旋流风道可一体地相对于所述稳焰罩前后伸缩。本发明能够通过调节掺氢量及燃烧配风，实现灵活调节劣质煤燃烧情况，降低对煤质的要求，拓宽水泥窑用煤范围。技术研发人员：毛宇,张敏,韦耿,梁钰,刘行磊,杨章宁,林山虎,鲁佳易受保护的技术使用者：东方电气集团东方锅炉股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/5